原創 兒博館 上海兒童博物館

骨碌

本期我們的主題是“嫦娥”工程的第二期——“落”。主角是兩位有“寵物”的嫦娥姐妹——嫦娥三號和嫦娥四號。

懷中抱月兔 翩然落月宮

大家好，我是嫦娥三號！

嫦娥三號

骨碌

你創造了我國首次月面軟著陸的記錄，可真了不起呀！

要在月球表面安全著陸，內功、身法、筋骨可都少不了。我“內功”深厚，裝備了7500牛變推力發動機，加上28個不同方向的小推進器，可以根據情況隨時調節降落速度。

嫦娥三號

骨碌

哇，推力好大還能“無級變速”，比嫦娥一號、二號的490牛發動機要大上一個數量級呢！

畢竟我還抱著“玉兔號”，加起來“體重”可不輕。不僅如此，科學家還為我貼心設定了登月“秘籍”，分為以下幾個階段。

首先是主減速段，我利用變推力發動機全力剎車，將原來1.7公里每秒的速度減到0。接下來是快速調整段，此時我會通過主發動機和小推進器配合，將姿態調整到接近垂直月球表面，留一個小小的傾斜角度。

嫦娥三號

骨碌

為什么不直接調成垂直準備降落呢？

為了方便之后水平方向移動，避開可能有的障礙物。月球的地面有好多小型撞擊坑，而對我來說20厘米以上的凸起或者凹陷都算障礙物，一個“坑”都不能踩。一定得找一個平坦的著陸點。

嫦娥三號

骨碌

那要求真高，你怎樣來分辨障礙物呢？

降落相機和激光三維立體成像敏感器就是我的“眼睛”。進入接近段，隨著我的高度不斷降低，相機能以每秒10張照片的速度不斷拍攝月面照片，給我資料讓我自主調節避開大一些的障礙。在高度降到100米左右的時候，我會暫停下降，進入懸停狀態，在這10秒左右，我的“眼睛”們會更精確給月面做立體成像，幫助我找適合著陸的位置。

嫦娥三號

骨碌

只有10秒懸停，那計算得需要多快呀！我的心也跟著你懸起來了。

懸停的時候我還真發現了一個“坑”，趕緊邊下降邊躲開。避開障礙之后就到了最后一步，自由落體地著陸。

嫦娥三號

骨碌

那你會不會摔壞呀？

這要歸功于我的四條著陸腿，在著陸的瞬間足墊向外滑動，利用核心部件——緩沖拉桿的伸長和其他部件的變形，將落地的沖擊全部吸收，讓我不負眾望，穩穩地站在了月面上。接下來“玉兔號”順著軌道順利行駛在了月面上。你看，這是“玉兔號”在月球上給我拍攝的肖像照，我也給它拍了好幾張。

嫦娥三號

嫦娥三號月面巡視器和著陸器互拍照

（圖源：中國探月工程）

骨碌

你們渾身都金燦燦的呢。

這可不是為了漂亮，它能反射白天的強光，減小晝夜溫差。月面上白天和和黑夜的溫度相差超過三百攝氏度，多層保溫材料外衣，加上核動力電池“芯”，讓我們能休眠渡過廣寒宮漫長寒冷的月夜，等待著第一縷陽光灑下，繼續探測工作。

嫦娥三號

骨碌

你們的成果如何？

我肩負著“測月、巡天、觀地”的任務，在月面上大展身手。雖然“玉兔號”遇到了一些故障，路程定格在了114.8米，但是也在努力工作，提供了月球地質的很多信息。現在我還用月基天文臺持續觀測太空，為科學家們提供第一手資料。

嫦娥三號

月背首著陸 鵲橋傳佳音

大家好！我是嫦娥四號！雙胞胎姐姐圓滿完成科學任務，差點就沒我的出場機會了！最終科學家們決定迎難而上，給我升級了任務難度，也根據任務精心設計，使我“脫胎換骨”。我的著陸地點選定在了月球背面南極的艾特肯盆地內。

嫦娥四號

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月球只用一面對著地球，它的背面在地球上看不到，也沒有信號，你要怎么與地球聯絡呀？

知識卡片

月球的自轉周期與月球繞地球的公轉周期是相同的，都是27.3天，所以月球總是以它的同一面面對地球。而地球上的人類基本看不到月球的背面。地球上發出的無線電波也無法傳遞到月球的背面，于是月球背面沒有來自地球的電磁干擾，是一片無線電波的“凈土”；同時航天器也無法通過無線電與地球直接聯絡。

月球總是以它的同一面面對地球

科學家們設計了“鵲橋”中繼衛星，它先于我被發射，在2018年6月到達了地月引力平衡點L2點軌道上，用4.2米的超大天線牢牢地對準我的位置，持續為我和地球之間的信息“牽線搭橋”。

嫦娥四號

“鵲橋”示意圖

（圖源：中國探月工程）

骨碌

這樣信號就不是問題了。月球背面的地形和正面好像不太一樣。

的確，月球的正面地形比較平坦，而月球的背面地形要崎嶇得多，高原深谷遍布。

嫦娥四號

骨碌

在月背著陸的難度與正面不可同日而語。

我的可著陸面積非常狹窄，只有姐姐的5%。所以科學家們嚴格控制了我的軌道精度，我還升級了自主避障能力。最終成功著陸，完成了人類首次月背軟著陸的壯舉。這是我傳回的世界上第一張近距離拍攝的月背影像圖。

嫦娥四號

嫦娥四號拍攝的月背影像圖

（圖源：中國探月工程）

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你創造了好多人類首次，真棒！你也帶了月球車嗎？

是的，不僅帶了“玉兔二號”，還帶了一些植物種子和果蠅的蛹。進行了人類首次月面生物實驗，棉花種子在月球長出了葉子！

嫦娥四號

骨碌

人類在月球的第一片綠葉！“玉兔二號”有什么發現嗎？

通過我肚子底下的測月雷達和尾巴上紅外光譜儀的數據，我發現腳下踏的月球表面原來像小蛋糕一樣，一層一層的。第一層是從月球表面到地下12米的細粒月壤，第二層12-24米，顆粒就大得多了，有好多碎石層和碎石堆，第三層24-40米是濺射物沉積和風化產物層。

玉兔二號

骨碌

到現在你已經走過多少距離了？

從2019年到2024年，我在月球上的足跡已經超過了1500米，還在不斷刷新月球車工作的時長記錄，我將超期繼續工作，給科學家們提供更多信息，揭開月球現在與過去的奧秘。

玉兔二號

骨碌小Tips

嫦娥三號與嫦娥四號的小資料

名字

嫦娥三號

嫦娥四號

體重

3780公斤

3780公斤

著陸器裝備

地形地貌相機、降落相機、月基光學望遠鏡、極紫外相機

地形地貌相機、降落相機、低頻射電頻譜儀、中子與輻射劑量探測儀

傳信使者

無

鵲橋中繼星

寵物

玉兔號

（140公斤）

玉兔二號

（135公斤）

寵物裝備

全景相機、測月雷達、紅外成像光譜儀、粒子激發 X 射線譜儀

全景相機、測月雷達、紅外成像光譜儀、中性原子探測儀

玉兔足跡

114.8米

超1500米

出征日期

2013年12月2日

2018年12月8日

發射場

西昌衛星發射中心

西昌衛星發射中心

火箭搭檔

長征三號乙

長征三號乙

登月時間

2013年12月14日21時11分

2019年1月3日

登月地點

月面雨海西北部虹灣

月背南極-艾特肯盆地馮·卡門撞擊坑內

命名：廣寒宮

命名：天河基地

主要成果

? 實現我國首次月面軟著陸

? 獲得月壤和淺層月巖分層剖面圖

? 首次揭示月球雨海區火山演化史

? 發現一種全新的月球玄武巖

? 發現月球表面以上沒有水

? 國際首次月面觀測地球等離子體層

? 世界首次月背軟著陸

? 首次實現地月L2點中繼星對地對月的測控、數據傳輸中繼

? 人類首次月面生物實驗

? 首次揭示了月球背面著陸區域地下40米深度內的地質分層結構

? 首次月表探測中子及中性原子

? 開展月基低頻射電天文觀測

主要參考資料

北京航天飛行控制中心.月背征途[M].北京科學技術出版社,2021

張巧玲.“嫦娥三號”任務及其初步科學成果[J].中國科學院院刊,2017, 32(1): 85-90

紀錄片《中國探月——科普手冊》

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撰稿：蟲子

原標題：《探月20年 且看嫦娥搞事業 2》

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